ナノポア技術と機械学習を用いた、抗酸菌感染症における迅速検査法に関する研究
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21K16319
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 54030:Infectious disease medicine-related
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| Research Institution | Osaka City General Hospital (2022-2023)
Osaka University (2021) |
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Principal Investigator |
奥野 英雄 地方独立行政法人大阪市民病院機構大阪市立総合医療センター(臨床研究センター), 臨床研究センター, 医長 (60768878)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 抗酸菌感染症 / 迅速診断検査 / 薬剤耐性 / 非結核性抗酸菌 |
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| Outline of Research at the Start |
結核は、衛生状況が大きく改善した現在でも、公衆衛生上の脅威である。特に、大阪市は新規結核発症者数が依然として多く、罹患率は人口10万人当たり29.3人と結核中蔓延国の基準（10万人あたり20.0人以上）に該当する。そのため、抗酸菌感染症が疑われた際には、喀痰検体から結核か非結核性抗酸菌かの鑑別、さらには薬剤耐性の有無が迅速にできる検査系の開発が求められる。
本研究では、全く新しい微生物検出系であるナノポア技術及びAI識別を、抗酸菌の識別に適応し、臨床検体を用いて、結核か非結核性抗酸菌感染症か、あるいはその薬剤耐性に関しても迅速に診断可能な検査手法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノポア技術は、直径3μmの貫通孔を微生物が通過する際の電流-時間波形を計測し、AI識別を組み合わせることで、病原体を同定する新規の病原体検出技術である。それらの技術を抗酸菌の識別に適応し、迅速な抗酸菌診断が可能となる検査系の開発を目的とした。菌株は、臨床で分離されたMycobacterium abscessus（M. abscessus）、M. avium、M. intracellulare、BCG株や、M. kansasiiを用いた。Middlebrook7H9培地を用いた培養検体では、抗酸菌特有のcluster形成（cord形成）が顕著であり、直径3μmの貫通孔は通過せず、cluster形成をいかに阻害するかが重要であると考えられた。
貫通孔を通過する様子を直接顕微鏡下に観察する実験系を確立し、菌体が実際に貫通孔を通過する様子を視覚的にとらえることに成功した。培養時間を様々な条件を変え、培養液中の菌量の目安とし、吸光度を測定したところ、通常の培養時間（約1週間～）よりも短期間でナノポア計測には十分な菌量が得られ、cluster形成を改善できた。これは、ナノポア技術を用いた検査により、従来の検査時間よりも短縮できる可能性を示唆していると考えられた。
MGIT法を用いた培地で、界面活性剤（tween20、塩化セチルピリジニウム（CPC)）を入れ、cluster形成そのものを阻害する検討を行った。界面活性剤の濃度をあげると、cluster形成は抑えられるものの、得られる菌量が大きく減少し、安定的な培養が困難になった。条件の安定化が困難な理由の一つとして、NTMの菌種ごとの特性の違いや同菌種間でも菌株による違いも大きいことが挙げられた。今後、NTM研究を進めていく中で、このような菌種間の特性の違いの大きさに着目する必要があることが強く示唆された。
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Report
(3 results)
Research Products
(1 results)
